Όταν άρχισε ο διωγμός του Διοκλητιανού ο Άγιος Αυτόνομος, εγκατέλειψε τη θέση του, και πήγε στους Σώρεους της Μικράς Ασίας. Εκεί εγκαταστάθηκε στο σπίτι ενός χριστιανού, του Κορνήλιου και συνέχιζε να διδάσκει το Ευαγγέλιο. Στη συνέχεια μετέβη στην Λυκαονία και στην Ισαυρία για να συνεχίσει το έργο του.
Πριν ξεκινήσει το ταξίδι του χειροτόνησε διάκονο τον Κορνήλιο. Ύστερα από καιρό όταν επέστρεψε στους Σωρεούς, και είδε το πολύ καλό έργο πού είχε κάνει να ασπαστούν τον χριστιανισμό πολλοί άνθρωποι, τον χειροτόνησε ιερέα. Αφού επισκέπτεται πολλές περιοχές στον Εύξεινο Πόντο επιστρέφει πάλι κοντά στον Κορνήλιο και τον χειροτονεί επίσκοπο.
Το θεάρεστο έργο που έχει κάνει ο άγιος Αυτόνομος ενοχλεί τούς ειδωλολάτρες και τον σκοτώνουν με λιθοβολισμό την ώρα πού λειτουργούσε μέσα στο ναό το 313 μ.Χ.